МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
к выпускной квалификационной работе по технологии машиностроения на тему:
«Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни»
Автор проекта Васильев С.В.
Специальность 1201 (технология машиностроения)
Обозначение проекта ВКР 2068956-1201-12-02
Руководитель проекта Гилета В.П.
Раздел 1. Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня
1.2 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали
1.2.2 Материал детали и его свойства
1.2.3 Анализ технологичности детали
1.3 Определение типа производства и формы его организации
1.4 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления
1.5 Разработка маршрута обработки
1.5.2 Сравнение вариантов обработки
1.6 Расчет припусков и технологических размерных цепей
1.6.1 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Æ60к6
1.7 Выбор режущего инструмента
1.8 Выбор средств измерения
1.9 Выбор оборудования, приспособлений, мерительного инструмента
1.10 Расчет режимов резания и норм времени
1.11 Расчет технической нормы времени
Раздел 2. Проектирование приспособления для фрезерования шпоночных пазов
2.1 Виды и назначения станочных приспособлений
2.3 Выбор режущего инструмента
2.4 Расчет режимов и сил резания
2.5 Описание конструкции приспособления
2.6 Описание работы приспособления
2.7 Расчёт силового замыкания
2.8 Расчёт коэффициента запаса
2.9 Расчет пневмокамеры
2.10 Расчет погрешности установки детали в приспособлении
2.11 Расчет растяжения и изгиба прихвата
Раздел 3 Разработка мерительного приспособления для контроля отклонения соосности шеек под подшипники
3.1 Назначение мерительных приспособлений
3.2 Описание конструкции приспособления
3.3 Описание работы приспособления
3.4 Расчет погрешности установки детали в приспособлении
Список использованной литературы
Раздел 1: Разработка технологического процесса изготовления детали вал-шестерня
Отличительной особенностью современного этапа развития машиностроения является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения. Различные разделы математических наук, теоретической механики, физики, химии, материаловедения и многих других наук принимаются в качестве теоретической основы новых направлений технологии машиностроения или используются в качестве аппарата для решения практических технологических вопросов, существенно повышая общий теоретический уровень технологии машиностроения и ее практические возможности. Распространяются применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математическое моделирование процессов механической обработки. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создаются системы автоматизированного проектирования технологических процессов — САПР ТП.
Углубляется разработка проблемы влияния технологии на физико-химическое состояние металла поверхностного слоя обрабатываемых заготовок, его дислокационное строение, размеры кристаллических блоков и на эксплуатационные свойства и надежность деталей машин. Продолжается разработка проблемы технологической наследственности и упрочняющей технологии.
Разрабатываются методы оптимизации технологических процессов по достигаемой точности, производительности и экономичности изготовления при обеспечении высоких эксплуатационных качеств и надежности работы машины. Создаются системы автоматизированного управления ходом технологического процесса с его оптимизацией по всем основным параметрам изготовления и требуемым эксплуатационным качествам.
Развертываются работы по созданию гибких автоматизированных производственных систем на основе использования ЭВМ, автоматизации межоперационного транспорта, робототехники и контроля.
Продолжается совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин и сборки (в особенности в направлениях создания малоотходной технологии, чистовой сборки и автоматизации сборочных работ). Развитие технологии машиностроения на данном этапе должно осуществлять переход к массовому применению высокоэффективных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его основных отраслей.
В данном проекте требуется спроектировать технологический процесс изготовления детали – вал-шестерня, представленного на чертеже.
Основная цель работы – приобретение практических навыков в разработке технологических процессов и в выполнении технологических расчетов.
Годовая программа выпуска 3700 шт.
1.2 Анализ служебного назначения и технологичности конструкции детали.
Видео:Как читать чертежи вал шестерни прикидываем техпроцесс изготовленияСкачать
1.2.1 Описание изделия
Исходные данные: объектом проектирования технологического процесса является деталь вал – шестерня. (см. рабочий чертеж) с годовой программой 3700 шт. Детали типа тел вращения широко распространены в машиностроении.
Валы используют для передачи крутящего момента. Обычно валы установлены в корпусе редукторов, в качестве опор используются шейки валов, на которые устанавливаются подшипники. Шейки валов имеют высокую точность. Крутящий момент передаётся посредством зубчатых колёс закрепленных на валу с помощью шпоночных пазов и шпонок либо выполненных заодно с валом.
Функциональным назначением данной детали является передача крутящего момента от шпоночного паза на конусе 1:10 зубчатому венцу Ø 173,72 мм.
Таким образом, исполнительными (рабочими) поверхностями данной детали являются шпоночный паз R9 и зубчатый венец m = 3.5, z = 47. Основными конструкторскими базами являются шейки Ø 60k6; геометрическая ось которых является основной конструкторской базой, и торцы этих шеек, определяющих положение вала в механизме вдоль оси.
Для выхода резца в местах перепада диаметров выполнены проточки или канавки.
Остальные поверхности, в том числе и торцы вала, являются свободными поверхностями. Все поверхности данной детали являются обрабатываемыми.
Основной технологической базой для деталей типа валы является поверхность центровых отверстий, получаемых на одной из первых операциях .
1.2.2 Материал детали и его свойства
Деталь изготавливается из легированной стали 45Х ГОСТ 4543-81. Это конструкционная сталь, цементируемая, с повышенной прочностью по сравнению с обычной конструкционной сталью.
Эта сталь содержит около 0.45 % углерода, примерно 0.8-1.0 % хрома. А также 0,17-0,37 % кремния и 0,45-0,75% марганца.
Применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной поверхностной твердости и повышенной износоустойчивости: втулки, пальцы, зубчатые колеса, толкатели, валики и т.п.
Таким образом, материал детали вал-шестерня полностью отвечает своему назначению: это крупная деталь с зубчатым венцом, работающим на износ при трении.
Указанный материал предполагает включение в технологический маршрут соответствующих операций химико-термической обработки: улучшение после черновой обработки для снятия возникших остаточных напряжениях, что бы в дальнейшем деталь не повело.
1.2.3 Анализ технологичности детали
С точки зрения механической обработки детали типа вал-шестерня вообще не технологичны, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами.
В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции
Конструкция детали представляет собой ступенчатый вал практически с двухсторонним расположением ступеней. Допускаемое наличие центровых отверстий обеспечивает создание основных технологических баз и выполнение почти всей обработки с соблюдением принципа постоянства баз. Зубчатый венец открытый, допускает обработку на проход.
Требования к точности расположения основных поверхностей заданы относительно оси подшипниковых шеек Ø 60 и не представляют сложности при выполнении.
С точки зрения унификации конструкционных элементов можно отличить, что почти все размеры детали (диаметральные) принадлежат нормальному ряду размеров, почти все фаски имеют унифицированный размер 2×45°. Зубчатый венец имеет стандартный модуль.
1.3 Определение типа производства и формы его организации
вал шестерня обработка фрезерование паз
Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К з.о., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.
На данном этапе проектирования нормирование переходов и операций выполняем приближенно.
То = 6l = 6×(50+68)×10-3 = 0,71 мин.
То = 0,52dl = 0,52×2×4×6 = 0,1 мин.
2. Черновое точение за один проход:
То = 0,17dl = 0,17×(42×30 + 39×5 + 60×233 + 75×50 + 173,72×110)×10-3 = 6,51 мин.
3. Чистовое точение по 8-му квалитету: То= 0,17dl =6,51 мин.
4. Тонкое точение по 6-му квалитету:
То = 0,1dl = 0,1×60×61×10-3 = 0,37 мин.
5. Фрезерование шпоночного паза цилиндрической фрезой:
То = 7ln = 7×103×17×10-3 = 5,77 мин., где n = 17 – число проходов
6. Фрезерование зубьев червячной фрезой:
То = 2,2Dl = 2,2×(173,72×110)×10-3 = 42,04 мин.
То = 0,1dl = 0,1×173,72×110×10-3 = 1,92 мин.
То = 0,15dl = 0,15×60×103×10-3 = 0,93 мин.
9. Нарезания наружной резьбы:
То = 19dl = 19×(42×30)×10-3 = 23,94 мин.
Порядок расчета коэффициента закрепления операций заключается в следующем:
1. Штучно-калькуляционное время
где То — основное время, мин; jк — коэффициент, зависящий от типа оборудования и производства.
2. Расчетное количество станков
где N = 3700 — годовая программа, шт.; Тшт-к — штучно-калькуляционьое время, мин; Fд = 4029 — действительный годовой фонд времени, часах; hз.к. — нормативный коэффициент загрузки оборудования (для серийного производства — 0,8).
Видео:Изготовление Вал шестерниСкачать
3. Устанавливаем принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего большего целого числа полученное значение mр.
4. По каждой операции вычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места:
5. Количества операций, выполняемых на рабочем месте:
6. Подсчитаем суммарное значение для О и Р, определяем коэффициент закрепления операций и тип производства:
Согласно ГОСТ 14.004-74 при данном коэффициенте закрепления операций тип производства мелкосерийное.
Результаты расчета сведены в таблицу 3.1.
вид операции | To | jк | Tшт-к | mp | P | hз.н. | O |
Фрезерование торцев | 0,71 | 1,84 | 1,30 | 0,025 | 1 | 0,025 | 32,10 |
Сверление центров | 0,10 | 1,75 | 0,17 | 0,003 | 1 | 0,003 | 239,32 |
Черновое точение | 6,51 | 2,14 | 13,93 | 0,27 | 1 | 0,267 | 3,00 |
Чистовое точение | 6,51 | 2,14 | 13,93 | 0,27 | 1 | 0,267 | 3,00 |
Тонкое точение | 1,01 | 2,14 | 2,16 | 0,04 | 1 | 0,041 | 19,38 |
Фрезерование шпоночного паза | 12,26 | 1,84 | 22,55 | 0,43 | 1 | 0,431 | 1,85 |
Зубофрезерование | 42,04 | 1,66 | 69,79 | 1,34 | 2 | 0,668 | 1,20 |
Зубошлифование | 1,91 | 2,1 | 4,02 | 0,08 | 1 | 0,077 | 10,40 |
Шлифование конуса | 0,93 | 2,1 | 1,95 | 0,04 | 1 | 0,019 | 42,96 |
Нарезание резьбы | 23,94 | 1,98 | 47,40 | 0,91 | 1 | 0,907 | 0,88 |
При групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.
Количество деталей в партии для одновременного запуска определяем упрощенным способом:
где а — периодичность запуска в днях (по рекомендациям — 6).
Корректировка размера партии, определение расчетного числа смен на обработку сей партии деталей на основных рабочих местах:
где Тшт-кср — среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин.
Расчетное число смен округляем до принятого целого числа спр=7. Определяем число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:
где 476 — действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин; 0,8 — нормативный коэффициент загрузки станков в серийном производстве.
Определения такта выпуска:
мин.
1.4 Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления
Выбор вида и метода получения заготовки
Заготовками для деталей типа вал наиболее часто служит либо сортовой прокат, либо штамповка. Так как данный вал относится к средним и крупным валам сложной конфигурации, с большим перепадом диаметров, а так же производство вала мелкосерийное, то целесообразнее использовать способ штамповки.
Рассчитаем стоимость заготовительной операции для двух способов получения заготовки.
Видео:Чертеж вал шестерни. Процесс изготовления валов с зубчатым венцомСкачать
Общие исходные данные:
Материал детали: Сталь 45Х.
Годовая программа: N =3700 шт.
Вид заготовки
Стоимость 1 т заготовок, принятых за базу Si, руб.
📹 Видео
Как разработать технологический процесс изготовления детали. 9 основных этаповСкачать
Чертеж. Технологический процесс и операционные эскизы изготовления деталиСкачать
Изготовление валаСкачать
Полный цикл изготовления Вал-ШестерниСкачать
Процесс обработки конической шестерниСкачать
Методы и способы изготовления зубьев зубчатых колесСкачать
Конструкторские , технологические и измерительные базы. Базирование деталиСкачать
Изготовление Вал-шестерни прямозубойСкачать
Изготовление шестерниСкачать
Изготовление вал шестерниСкачать
Чтение чертежа и выбор операций механической обработки ведущей шестерни. Читаем чертежи правильноСкачать
Как сделать вал (токарная операция)Скачать
Что такое технологический процесс? Введение.Скачать
Изготовление шестерни. Придумал интересный способ.Скачать
Закалка шестерни. Твч, улучшение, цементация и объемная закалка сталиСкачать
Выбор металлообрабатывающего оборудования. На примере чтения чертежа детали вал шестерняСкачать
Технологический процесс изготовления детали ➤Из чего он состоит ➤ Простыми и понятными словамиСкачать